굴삭 자동화를 위한 레이저 스캐너 기반의 3차원 객체 탐지 알고리즘의 개발

Abstract

2006년부터 한국에서 개발중인 지능형 굴삭 시스템(IES)은 이동, 굴삭, 상차를 포함하는 굴삭 작업 일련의 과정을 전자동으로 실현하기 위한 프로젝트로서, 굴삭 로봇 주변 지형의 3차원 모델링과 상차트럭의 위치, 사람의 접근, 이동경로상의 장애물 등의 객체를 정확하게 탐지하는 기술은 굴삭 자동화 장비의 작업 품질과 안전성 확보 측면에서 필수적으로 요구되는 핵심 요소 기술이라 할 수 있다. 이 연구의 목적은 레이저 스캐닝 시스템을 이용하여 지능형 굴삭 로봇 주변의 지형과 객체를 3차원으로 탐지함으로써 자동화 굴삭 작업의 품질과 안전성을 확보하는 데 있다. 본 연구에서는 굴삭기 주변의 3차원 지형으로부터 객체의 위치, 높이, 너비, 형상 정보를 추출하는 알고리즘을 제안하였으며, 실제 토공현장을 대상으로 한 실험을 통하여 알고리즘의 성능을 검증하였다. The intelligent excavating system(IES), the development in South Korea of which has been underway since 2006, aims for the full-scale automation of the excavation process that includes a series of tasks such as movement, excavation and loading. The core elements to ensure the quality and safety of the automated excavation equipment include 3D modeling of terrain that surrounds the excavating robot and the technology for detecting objects accurately(i.e., for detecting the location of nearby loading trucks and humans as well as of obstacles positioned on the movement paths). Therefore the purpose of this research is to ensure the quality and safety of automated excavation detecting the objects surrounding the excavating robot via a 3D laser scanning system. In this paper, an algorithm for estimating the location, height, width, and shape of objects in the 3D-realized terrain that surrounds the location of the excavator was proposed. The performance of the algorithm was verified via tests in an actual earthwork field.